从安第斯山脉到时间起点：望远镜探测到130亿年前的信号

天体物理学家利用智利北部安第斯山脉高海拔望远镜，测量了这种偏振微波光，为宇宙历史上最鲜为人知的纪元——宇宙黎明期——绘制出更清晰的图景。

"人们曾认为这无法在地面实现。天文学是受技术限制的领域，宇宙黎明期的微波信号因极难测量而闻名，"项目负责人、约翰霍普金斯大学物理与天文学教授托比亚斯·马里奇表示。"与太空观测相比，地基观测面临更多挑战。克服这些障碍使本次测量成为重大突破。"

宇宙微波波长仅数毫米且极其微弱。偏振微波光的信号强度还要再弱约百万倍。地球上的广播电波、雷达和卫星信号会淹没其信号，而大气变化、天气和温度波动则会使其失真。即使在理想条件下，测量此类微波也需要极其灵敏的设备。

美国国家科学基金会"宇宙学大角度尺度巡天"（CLASS）项目的科学家采用特制望远镜，成功探测到大爆炸残余光辉中第一批恒星留下的印记——这项成就此前仅能通过部署在太空的技术实现，例如美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和欧洲航天局普朗克太空望远镜。

这项由约翰霍普金斯大学和芝加哥大学主导的新研究今日发表于《天体物理学杂志》。

通过将CLASS望远镜数据与普朗克、WMAP太空任务数据对比，研究人员识别出干扰信号，并精确锁定偏振微波光中的共有信号。

当光波撞击物体发生散射时即产生偏振现象。

"光线照射汽车引擎盖产生的眩光就是偏振现象。为获得清晰视野，可佩戴偏光镜消除眩光，"第一作者李云阳解释道，他在研究期间先后担任约翰霍普金斯大学博士生和芝加哥大学研究员。"借助新发现的共有信号，可以说我们能确定观测结果中有多少是来自宇宙黎明期'引擎盖'反射的宇宙眩光。"

大爆炸后，宇宙处于电子浓雾中，致密程度使光能无法逃逸。随着宇宙膨胀冷却，质子捕获电子形成中性氢原子，微波光得以在星际空间自由传播。当宇宙黎明期首代恒星形成时，其强大能量将电子从氢原子中剥离。研究团队测量了大爆炸光子穿过电离气体云时，与自由电子碰撞并偏离轨道的概率。

该发现将助力更精确界定大爆炸余辉（宇宙微波背景辐射）信号，从而构建早期宇宙的更清晰图景。

"更精确测量这一再电离信号是宇宙微波背景研究的重要前沿，"曾领导WMAP太空任务的约翰霍普金斯大学布隆伯格杰出教授查尔斯·贝内特强调。"宇宙如同我们的物理实验室。更精准的宇宙测量有助于深化对暗物质和中微子的认知——这些充斥宇宙却难以捉摸的粒子数量惊人。通过分析更多CLASS数据，我们期望达到可实现的最高精度。"

基于去年利用CLASS望远镜测绘75%夜空的研究成果，新发现进一步验证了CLASS团队的研究方法。

"其他地基实验无法实现CLASS的突破，"自2010年资助CLASS设备及研究团队的美国国家科学基金会天文科学部主任奈杰尔·夏普指出。"CLASS团队极大提升了宇宙微波偏振信号测量精度，这一飞跃性进展印证了美国国家科学基金会长期支持所产生的科学价值。"

CLASS天文台在智利国家研究与发展署支持下，于智利北部的阿塔卡马天文公园开展观测。

其他合作机构包括：维拉诺瓦大学、美国宇航局戈达德太空飞行中心、芝加哥大学、美国国家标准与技术研究院、阿贡国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、哈佛-史密松天体物理中心、奥斯陆大学、麻省理工学院及不列颠哥伦比亚大学。智利合作方包括：智利大学、智利天主教大学、康塞普西翁大学及圣康塞普西翁天主教大学。

该天文台由美国国家科学基金会、约翰霍普金斯大学及私人捐助者共同资助。